[發明專利]一種防燃料棒刮傷和振動磨蝕的燃料組件定位柵格

有效

• 申請號: 201310012013.6
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103177776A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 鄭軼雄;劉松;劉家正;丁捷;李繼威;干富軍
• 申請（專利權）人: 上海核工程研究設計院
• 主分類號: G21C3/34
• 分類號: G21C3/34
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 莫丹

技術領域

本發明涉及燃料組件技術領域，尤其涉及一種防燃料棒刮傷和振動磨蝕的燃料組件定位柵格。

背景技術

燃料組件是核反應堆堆芯的關鍵部件，它產生熱量并將此熱能傳遞給冷卻劑。燃料組件的性能直接影響反應堆的安全性和經濟性。

燃料組件由一定數目的燃料棒在燃料組件骨架中按一定方式排列形成。每個燃料組件骨架上有若干個定位柵格，沿軸向間隔布置。定位柵格是由金屬條帶相互焊接構成的方形柵格結構，其藉助每個柵格中的剛性支撐和彈簧組成的六個觸點來夾持燃料棒，為燃料棒定位。

燃料組件熱能由燃料棒產生，燃料棒為細長棒狀結構，主要由外部管狀包殼包覆若干圓柱芯塊構成。燃料棒沿軸向貫穿燃料組件，通過定位柵格進行軸向和橫向定位。燃料組件組裝時，燃料棒穿過定位柵格的柵格，壓縮定位柵格側壁彈簧和剛凸產生橫向夾持力。燃料棒通過該夾持力定位在燃料組件內部。同時，定位柵格對燃料棒還具有一定的保護作用。定位柵格彈簧通常應具備以下特點：（1）具備適當的夾持力，確保運行期內燃料棒能夠定位在燃料組件內部；防止燃料棒過度彎曲，造成相鄰燃料棒間冷卻劑流道減小，DNB（偏離泡核沸騰）裕量下降；抑制燃料棒的流致振動；（2）彈簧應和燃料棒之間具有較充分且穩定的接觸，防止長期的流致振動導致彈簧對燃料棒包殼產生磨蝕；（3）彈簧及整個定位格架柵格具有足夠的強度，并在燃料棒轉載后保持合理的應力狀態，防止出現永久性變形、斷裂、疲勞失效或應力腐蝕開裂。

目前，國際上的壓水堆燃料組件柵格為主要正方形柵格或六角形柵格結構。對于正方形柵格的柵格，通常每個柵格四面側壁上共有2個彈簧和2對剛凸向內凸起，每個彈簧和對面的柵格壁上一對的剛凸對配合，彈簧提供夾緊力，剛凸提供支撐，二者夾緊燃料棒達到定為目的。不同的柵格采用了不同的彈簧設計，以西屋AP1000型燃料組件為例，柵格采用了對角線卡緊彈簧，縱向流通的結構降低了柵格整體壓降。同時，斜拉對角線的結構有效的增大了彈簧和燃料棒的接觸面積，而較長的彈簧長度也給剛度調整留下較大的空間。但該彈簧也有一定的缺點，雖然采用對角線結構，但依然是橫向的彈簧布置方式。進行將燃料棒裝入組件的拉棒操作時，彈簧切邊邊緣與燃料棒表面直接接觸，容易刮傷燃料棒表面。

我國300MWe燃料組件定位柵格采用縱向布置的三彎彈簧，同時配合燃料棒覆膜工藝，確保拉棒時燃料棒表面不會被彈簧過度刮傷。但由于彈簧縱向布置，流通方向上遮擋面積較大，會導致柵格整體壓降較大。同時其三彎結構導致燃料棒與柵格彈簧之間點接觸，接觸面積較小，燃料棒表面更容易因流致振動而導致磨蝕。

發明內容

本發明的目的在于提供一種燃料組件定位柵格，該柵格采用新型的低壓降防刮傷彈簧，能夠在保證剛度、強度、疲勞等基本功能滿足需要的前提下，具備更低的阻力系數，有效防止拉棒刮傷的特性以及防止振動磨蝕的特點。

實現本發明目的的技術方案：一種防燃料棒刮傷和振動磨蝕的燃料組件定位柵格，該燃料組件定位柵格為正方形柵格，其每個柵元側壁上均布置有上下兩個剛凸；其在兩個剛凸之間設有定位柵格彈簧；所述的定位柵格彈簧整體呈“I“型，包括兩個上下設置的拱形第一級彈簧，以及一個條帶形第二級彈簧；兩個第一級彈簧均橫向布置，第一級彈簧的高度低于燃料棒位于該定位柵格中心時包殼表面和定位柵格側壁的間隙；第二級彈簧縱向布置，第二級彈簧的兩端連接在第一級彈簧中間處；第二級彈簧的兩端緩慢抬升形成斜坡，中間為頂部平面，該頂部平面與燃料棒表面直接接觸。

如上所述的一種防燃料棒刮傷和振動磨蝕的燃料組件定位柵格，其所述的第二級彈簧的中間頂部平面與兩端斜坡圓滑過渡。

如上所述的一種防燃料棒刮傷和振動磨蝕的燃料組件定位柵格，其所述的第一級彈簧向中部傾斜延伸，并且第一級彈簧的轉折處圓滑過渡。

如上所述的一種防燃料棒刮傷和振動磨蝕的燃料組件定位柵格，其所述的第一級彈簧四周開有寬0.3~2mm的應力釋放槽。

本發明的效果在于：